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抗独特型抗体——治疗性抗体研究的重要工具

2020-05-19 11:21

  在某一个特定的抗体分子中,其可变区(Variable Region)中特异性的抗原决定簇(Antigenic Determinants)部分,被称为抗体的独特位(idiotope)。需要指出的是,对于某一个特定的抗体,存在着多个独特位区域:有些独特位和该抗体的抗原结合互补位(paratope)完全重合;有一些独特位位于可变区的互补位之外;而另外一些独特位,除了互补位之外,还包括了可变区上其它序列。一个抗体分子中所有独特位和互补位统称为该抗体的独特型(idiotype)(图 1)。针对于某一个抗体分子独特型部分的抗体,被称为抗独特型抗体(Anti-idiotype antibody, anti-ID antibody)。
  抗独特型抗体,根据其所结合的部位及相应的功能不同,主要分为四类(见图 2):
  I 类抗独特型抗体 Ab2α:其虽然能与抗体 Ab1 的独特型区域相结合,但不是结合在 Ab1 的互补位,所以这类独特型抗体不能阻止抗体和抗原的结合,不具有抗体-抗原结合的抑制和抗体 Ab1 的中和功能。

  II 类抗独特型抗体 Ab2β:识别抗体 Ab1 可变区与抗原结合的互补位。Ab2β 很好地模拟了 Ab1 原始抗原的结构,故而又称为抗原内影像(internal image of antigen),Ab2β 和 Ab1 结合之后可以阻止抗体 Ab1 和原始抗原的结合,具有抑制和中和功能。

  III 类抗独特型抗体 Ab2γ:Ab2γ 是能够特异性的结合抗体 Ab1 中和互补位相关独特型的抗体,它可能结合部分互补位,也可能结合互补位及其邻近的独特位。不同于 Ab2β,Ab2γ 并不模拟 Ab1 原始抗原的结构。所以 Ab2γ 可以干扰抗体 Ab1 和原始抗原的结合,也具有抑制和中和功能。

  IV 类抗独特型抗体:在抗体 Ab1 和原始抗原偶联后,我们还可以其为免疫原来产生识别抗体 Ab1 部分独特位和部分抗原的第 IV 类独特型抗体,可以用于识别抗体-抗原复合物。
       自 20 世纪 50 年代发现抗体独特型以来,抗独特型抗体得到了长足的发展。抗独特型抗体发现之初,主要是用于疫苗的开发(独特型疫苗,Idiotypic vaccine)、自身免疫疾病的治疗等。目前,抗独特型抗体已经被应用到抗体化药物的免疫原性分析、治疗性抗体的临床前研究、抗药物抗体的临床开发、配体中和试验和抗体阻断试验的对照、以及抗体药物的药代动力学(PK)和药效学(PD)分析等。由于篇幅关系,本文只就抗独特型抗体在单克隆抗体药物 PK 和 PD 分析中的应用做一个基本的介绍。

  利用抗独特型单克隆抗体来检测血液中单克隆抗体检测血液中单克隆抗体药物的含量,并进行 PK/PD 分析,主要还是基于常用的固相酶联免疫吸附技术,即 ELISA 技术。即先用抗独特型单克隆抗体进行铺板,来捕获生物样品中的治疗性单克隆抗体,然后通过结合不同抗原识别位点的抗独特型单克隆抗体,或抗同种型(isotype) 抗体(如羊抗人 Fc 抗体)进行检测。该方法与其他单克隆抗体药物浓度测定的方法,如流体液相放射免疫测定、流体液相移动性测定以及报告基因测定等方法相比,相对比较简单且易于掌握,目前在单克隆抗体药物的开发过程中使用比较多。

  同时,与其他同样基于 ELISA 原理的单克隆抗体药物浓度测定方法,如抗原捕获抗体法、抗体捕获抗原法(桥联法)、抗种属抗体捕获和检测法和竞争性 ELISA 检测相比,利用抗独特型单克隆抗体来进行抗体的药物动力学测定,具有以下这些优点:

  1、特异性高:在检测血清中治疗性单克隆抗体药物的时候,受到血清中其他杂抗的干扰小。

  2、利用上述四类抗独特型抗体配合使用设计实验,可以检测到血清中存在的所有类型单克隆抗体药物,即游离、部分结合或完全结合抗原的单克隆抗体。

  在利用抗独特型单克隆抗体设计实验,进行单克隆抗体药物 PK/PD 等测定的时候,是否能够获得一株或几株性能优异的抗独特性单克隆抗体,对后续的实验将起着重要的作用。目前,大部分公司仍旧利用小鼠,并结合杂交瘤细胞技术进行抗独特型单克隆抗体的开发;而优睿生物率先利用单细胞筛选技术进行兔源性抗独特型单克隆抗体的开发。兔源性抗独特型单克隆抗体,具有以下完全超越鼠源性抗独特型抗体的优点:

  1、更加高的特异性:由于兔免疫系统的特殊性,存在正反馈和负反馈的一个双重筛选机制,因此筛选获得的兔单克隆抗体有比鼠单克隆抗体更高的特异性;利用兔源性抗独特型抗体来检测生物样品中的单克隆抗体药物,非特异性干扰更小,从而背景噪音更低。

  2、高灵敏度:经过筛选获得的兔单克隆抗体,其平均亲和力可以达到 pM 级别,比一般的鼠单克隆抗体高出 10-100 倍,因此利用兔源性抗独特性单克隆抗体进行生物样本中单克隆抗体药物的测定,灵敏度更高。

  3、多样性高:利用小鼠进行抗独特性单克隆抗体的开发,由于小鼠免疫系统的 immune dominant 现象比较普遍,因此往往获得 Ab2β 和 Ab2γ 独特型抗体的比例比较高,而 Ab2α 抗独特型抗体的比例较低;而由于兔 B 细胞发育、抗体轻重链重排机制的特殊性,其免疫系统的对抗原识别的 immune dominance 现象不显著,因此所产生抗体的多样性高,具体反映在抗独特型单克隆抗体的开发上面为,获得的非抑制性的 Ab2α 和抑制性的 Ab2β 和 Ab2γ 独特型抗体的比例基本相当。

  我们利用其独特的单细胞筛选平台(SMabTM Platform)为某知名生物制药企业,成功的开发一系列针对于赫赛汀(Herceptin)生物类似药的抗独特型单克隆抗体;该项目从动物免疫开始,到最终筛选获得兔单克隆抗体,仅仅用了四个月的时间,比利用传统的杂交瘤技术获取单克隆抗体节省了近一半时间。同时,在开发独特型抗体中,还具有以下特点:

  1、阳性比例高:ELISA 阳性克隆的比率高达 15%。

  2、无脱靶(off-target):通过精心设计合理有效的免疫方案和筛选策略,获得的所有阳性抗体均抗 Fab 区域,没有抗 Fc 区的单抗。

    3、多样性高:经抽样鉴定,非抑制性的 Ab2α 和抑制性的 Ab2β 和 Ab2γ 抗独特型单克隆抗体的比例接近 1:1,给客户更大的选择自由度。

  4、抗体亲和力高:所获得抗体的平均亲和力达 pM 级别,最终客户利用优睿生物所交付的兔源性抗独特型单克隆抗体开发成的夹心法 ELISA 试剂盒,对赫赛汀生物类似药的检测灵敏度达 pg 级别。
  兔源性抗独特型单克隆抗体较鼠源性抗独特型抗体有更高的特异性、灵敏度和多样性,且利用 SMab? 平台开发,周期更短,更迅捷。

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